1、在數(shù)控仿真加工中數(shù)控代碼分析左數(shù)控仿真加匸中,刀具在三擁圖橡摸塊中的仿真運(yùn)動(dòng)是由實(shí)際機(jī)械刀具使用的NC程序代碼來控制的1咽對于堤擬數(shù)控加工系統(tǒng)來說數(shù)控程F的編制關(guān)系到能否得到止確的仿真結(jié)呆：內(nèi)此*必須在仿真加工之前對數(shù)控程庁進(jìn)行分折桂驗(yàn)，檢査出程序中的錯(cuò)島并及時(shí)提示用戶堆行修改修改無誤后對數(shù)控代碼進(jìn)行譯碼操作*提取出數(shù)控代碼中控制機(jī)味部件運(yùn)動(dòng)的有關(guān)傭令動(dòng)作和狀態(tài)信息根據(jù)得到的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)按!咆位移和速度的變化制；丁比系列時(shí)I'Hjr.n,jhi丼時(shí)間八戊的機(jī)床m小的位移，從而莊主線程屮實(shí)現(xiàn)馳効機(jī)床憐型的運(yùn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)仿典加工。3.1數(shù)控代碼結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)3.14程序段與程序字一個(gè)充整的零件加工

2、程序是由程序號和桿T個(gè)以段呂人小次序排列的程序段組所謂程序段.就見為了克成某動(dòng)作嚷求所礙功能”字”的殂倉。每一個(gè)字是一個(gè)控制機(jī)床的幾體抬令*它由一個(gè)英文字母開頭，其后跟幾個(gè)數(shù)字構(gòu)成.被稱為程序7.毎個(gè)稅序字均由一個(gè)英文字母和后面的數(shù)字審俎戚英文字母稱為地址碼，它k小該了的功能JI石的敬子出稱為數(shù)抑:L2兇力個(gè)程庁YdIX方向小標(biāo)值為250：GOO也為一個(gè)程序字它表示快速移動(dòng)點(diǎn)定位.程序段格式是程序段中字母、數(shù)孑和符號的排列順序及荊宵方式的規(guī)定亠-ttl同的數(shù)住系統(tǒng)，其規(guī)定的程序段的格戎也不處相同。數(shù)控系統(tǒng)中.常用的程序段的格式,分固定程序段榕式和可變程序段格式兩種°因?yàn)楣潭ㄊ匠绦蚨胃?/p>

3、式.不直觀.編程不方便現(xiàn)在已基本上不采用。XK5O32C數(shù)控銚床采用的是FANUC-OMD數(shù)K系統(tǒng)，該系統(tǒng)的程序段格武是町變程序段格式，即程序段的長度隨字?jǐn)?shù)和字長都是可變的.程序代嗎蛛構(gòu)程序是由若干個(gè)程序段組成的，一個(gè)程序段是由一個(gè)或多個(gè)程序字組成*程序字通常由地址碼和地址碼后面的數(shù)字利符號組成。卜圖是一段程序代碼的例子:個(gè)程序段主要包含如卜三部分:準(zhǔn)備功能代碼(1) 程序段號每個(gè)程序段的開頭是程序段的序號，用以識別和區(qū)分程序段，以地址碼N和四位數(shù)字表示，且必須寫在每一個(gè)程序段的開始。如：N0010表示該程序段的標(biāo)號為OOlOo(2) 程序段的結(jié)束符號數(shù)控程序一般以特定的符號，而不是回車鍵作為

4、程序段結(jié)束標(biāo)志，它是程序段不對缺少的組成部分。FANUC-OMD數(shù)控系統(tǒng)采用的程序段結(jié)束符號為“；”號。有些系統(tǒng)使用“*”號或“LF”作為結(jié)束符號。(3) 程序段的主體部分一段程序段中，除了序號和結(jié)束符號外的其余部分都是程序的主體部分，由一個(gè)以上功能字組成，規(guī)定了一段完整的加工過程，包含各種控制信息和數(shù)據(jù)。程序代碼功能字在數(shù)控編程中，程序字可以分為以卜幾類：G指令、M指令及F、S、T指令代碼。數(shù)控系統(tǒng)使用它們來描述數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行方式，加工類別，主軸的啟、停，冷卻液的開、閉等輔助功能以及規(guī)定進(jìn)給速度，主軸轉(zhuǎn)速，選擇刀具等。準(zhǔn)備功能字用字母G后跟兩位數(shù)字來編程，也稱G功能或G指令。從G00到G99

5、共有10()種.這是基本的數(shù)控指今.而后是機(jī)床運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)坐標(biāo)值.如用X、Y、Z等指定運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)值。G指令主要用于規(guī)定刀具和工件的相對運(yùn)動(dòng)軌跡、機(jī)床坐標(biāo)系、坐標(biāo)平面、刀貝補(bǔ)償?shù)榷喾N功能，它為數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)運(yùn)算作準(zhǔn)備，故G指令一般位于程序段中坐標(biāo)尺寸字的前面。常用的G指令如下：GOO快速定位G01直線插補(bǔ)GO2順時(shí)針圓弧插補(bǔ)或順時(shí)針螺旋線插補(bǔ)G03逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)或逆時(shí)針螺旋線插補(bǔ)G40取消刀具半徑補(bǔ)償G41左側(cè)刀具半徑補(bǔ)償G42右側(cè)刀具半徑補(bǔ)償G43建立刀具長度補(bǔ)償G44取消刀具長度補(bǔ)償G90絕對值方式編輯G91增量值方式編輯輔助功能字也稱M功能，足由字母M及后面兩位數(shù)字組成，從M()()至M991

6、00種。此類指令主要用于機(jī)床加工操作時(shí)的工藝指令，包括主軸轉(zhuǎn)向與啟停，冷液系統(tǒng)開、關(guān)，工作臺的加緊與松開，程序停止等操作。常用的M指令如卜M00程序暫停主軸停轉(zhuǎn)、刀具進(jìn)給停止、切削液關(guān)M02程序結(jié)束，停機(jī)，主軸、進(jìn)給、切削液全部停止，返回程序開頭M03主軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)M04主軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)M05主軸停M06換刀其他功能字主要有F,S,T功能。它們也是由字母和數(shù)字組成。F進(jìn)給功能，后面的數(shù)字直接規(guī)定各軸的進(jìn)給速度，其速度單位為mm/miS一一主軸功能，后面是數(shù)字，指定主軸轉(zhuǎn)速，單位r/miiioT一一刀貝功能，用來選擇刀具。T地址后接數(shù)值，即刀貝的編號。3.2數(shù)控代碼的校驗(yàn)和譯碼3.2數(shù)控代碼的處理

7、及功能虛擬銃削系統(tǒng)中數(shù)控代碼的作用是用來驅(qū)動(dòng)刀貝運(yùn)動(dòng)的，它記錄了刀具的關(guān)犍點(diǎn)的數(shù)據(jù)?！救?此，數(shù)控代碼的正確與否，將會彫響到刀具的軌跡，進(jìn)而彤響到仿真結(jié)果。所以，在虛擬銃削系統(tǒng)中一定要保證數(shù)控代碼的正確性。為了保證數(shù)控代碼*正確性，NCXV1.0這款虛擬銃削系統(tǒng)的數(shù)控代碼模塊會對數(shù)控代碼進(jìn)行校驗(yàn)。在仿真過程中，經(jīng)校驗(yàn)無誤的數(shù)控代碼會被送到輔助線程中，提取出構(gòu)成刀只運(yùn)動(dòng)軌跡所需的關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息，利用這些關(guān)健節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)完成各種插補(bǔ)運(yùn)算，進(jìn)而在主線程中馳動(dòng)刀人運(yùn)動(dòng)。數(shù)控代碼的校驗(yàn)流程所謂數(shù)控代碼校驗(yàn)，就足對數(shù)控程序進(jìn)行詞法分析、語法分析、語義分析，檢查數(shù)控代碼在詞法、語法以及語義上的格式錯(cuò)誤和邏軌錯(cuò)誤，

8、并對錯(cuò)誤進(jìn)行相應(yīng)處理。對錯(cuò)誤的處理包括：產(chǎn)生了什么類型的錯(cuò)誤；錯(cuò)誤發(fā)生在代碼的什么位置。通過數(shù)控代碼校驗(yàn)，町以快速、準(zhǔn)確并全面的檢查數(shù)控程序中各種錯(cuò)誤，并且進(jìn)行錯(cuò)誤定位,以便于數(shù)控編程人員進(jìn)行修改或者重新生成數(shù)控代碼。整個(gè)代碼校驗(yàn)過程中，不產(chǎn)生中間代碼。為了完成代碼校驗(yàn)，在本系統(tǒng)編程中建立了一個(gè)Scannc的類，專門負(fù)說對數(shù)控代碼進(jìn)行校驗(yàn)。體的代碼校驗(yàn)流程如圖32所示。圖3-2代碼校驗(yàn)流程詞法分析詞法分析是對木系統(tǒng)以.nc為后綴的文件形式打開的或從界面輸入的數(shù)控代硯（字符串的形式）進(jìn)行遍歷，査找數(shù)控代碼是否存在規(guī)定以外的字符及不能識別的抬令，包括不屈于數(shù)控系統(tǒng)的G代碼和M代碼，最后檢查字符后面

9、數(shù)字格式及極限錯(cuò)誤的過程。對沒佇通過詞法分析的非法字符給岀錯(cuò)誤提示，最后將正確字符序列傳送給語法分析程序，進(jìn)行語法分析。語法分析語法分析足指以一個(gè)程序段為檢査單位，根據(jù)程序指令査找相關(guān)的語法規(guī)則，然后調(diào)用相關(guān)的語法檢査單元，再按語法規(guī)則要求繼續(xù)讀入字段，判斷當(dāng)前讀入的字段足否與程序指令相匹配的一個(gè)過程。語義分析語義分析是指按照數(shù)控代碼的語義觀則，查詢程序段nu指令的邏輯關(guān)系足否正確，檢查整個(gè)程序的上下程序段之間是否存在語義錯(cuò)誤。本系統(tǒng)在對數(shù)控源程序的語義分析中，同樣不生成中間代碼，主要功能是檢驗(yàn)數(shù)控程序的邏輯錯(cuò)誤，即一個(gè)數(shù)控加工程序段或者整個(gè)數(shù)控加工程序內(nèi)功能代碼之間的邏輯關(guān)系，互相排斥、互相

10、矛盾的錯(cuò)誤。數(shù)控代碼的譯碼數(shù)控代碼經(jīng)過詞法分析、語法分析、語義分析后，若無誤，系統(tǒng)界面的信息欄中,會顯示“Success!這就表明，數(shù)控代碼是完全正確的，可以進(jìn)行虛擬仿真了。本系統(tǒng)采用了多線程技術(shù)，在輔助線程中，要完成對數(shù)控代碼中的控制機(jī)床部件運(yùn)動(dòng)的仃關(guān)命令動(dòng)作和狀態(tài)信息的提取，然后將提取到的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)按照位移和速度的變化劃分成一系列時(shí)間片段，并計(jì)算出各時(shí)間片段的機(jī)床各坐標(biāo)的位移，從而在主線程中實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)機(jī)床模型的運(yùn)動(dòng)，這個(gè)過程就叫做數(shù)控代碼的譯碼。譯碼時(shí)，程序中要提取的運(yùn)動(dòng)控制指令包括：1零件輪廓信息。零件的輪廓信息主要隱含在G代碼中，例如G()0(點(diǎn)位快移),G01(直線插補(bǔ)),G02(順時(shí)針

11、圓弧插補(bǔ)),G03(逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)九2. 加工速度信息。加工速度信息隱含在F代碼中。3. 輔助信息。隱含在M,S,T等代碼中。G代碼是數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)控加工尺寸的依據(jù)，是數(shù)控系統(tǒng)中的主要信息流I®。在一個(gè)完整的數(shù)控程序G代碼是數(shù)控代碼中址重要的代碼，幾乎控制了數(shù)控機(jī)床所伺的功能和設(shè)亙.必須對其進(jìn)行合理、有效的處理.在眾名G代碼中.只倚部分G代碼與仿真有關(guān)屮)，如G()():點(diǎn)位控制；G01：直線插補(bǔ)；G02/G03：圓弧插補(bǔ)等，為此，本系統(tǒng)中將只對相關(guān)G代碼進(jìn)行處理。仿真系統(tǒng)從數(shù)控文件獲得數(shù)據(jù)時(shí)，先以字符形式保存，再轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的識別碼數(shù)值，根據(jù)指令的類型做出數(shù)學(xué)處理：如指令是G()()

12、,后接參數(shù)X、Y和Z后的數(shù)值即是定位點(diǎn)坐標(biāo)；指令G01,后接參數(shù)數(shù)值是直線插補(bǔ)的終點(diǎn)坐標(biāo)；對指令G02、G03需根據(jù)圜弧走向、終點(diǎn)坐標(biāo)、?；“霃接?jì)算岀圓心坐標(biāo)值為仿真時(shí)插補(bǔ)計(jì)算做好準(zhǔn)備。我們對一些加工代碼，如M代碼、T代碼、F代碼及S代碼做了進(jìn)一步的分析。對多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)來說，M03/M04代碼分別代表了主軸的旋轉(zhuǎn)方向；F代碼，也叫進(jìn)給功能字，通常以每分鐘進(jìn)給距離的方式指定速度；S代碼則定義了主軸的轉(zhuǎn)速。將這三個(gè)代碼作為一個(gè)分支處理，使其與G代碼信息綜合，町以得到任意時(shí)刻刀典的精確位置及姿態(tài)。T代碼，即刀具選擇代碼，根據(jù)地址碼T后面的編號，可以進(jìn)入仿真系統(tǒng)的刀貝庫，并町返回相關(guān)的刀具幾何及物理信息，如刀具類型、型號、切削刃的幾何表達(dá)和刀具的材料特性等。經(jīng)過上述處理，可得到數(shù)控加工過程楕確物理仿真所需的任意刀具位置、茨態(tài)及刀具切削刃的兒何信息屮J對某些G代碼和M代碼，它們的功能是設(shè)置-些機(jī)床狀態(tài)，還有一些代碼的功能是用于機(jī)床監(jiān)視屏幕的編輯與設(shè)置、用于用戶的查詢、用于機(jī)床的自身檢測、用于機(jī)床的內(nèi)部動(dòng)作等，這些動(dòng)作與狀態(tài)根本無法在加工過程仿真中體現(xiàn)，所以無需對它們進(jìn)行處理，而只是對其進(jìn)行簡單的識別。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，在程序?qū)崿F(xiàn)上應(yīng)用了循環(huán)程序結(jié)構(gòu)，其框架如下：提取要運(yùn)行的數(shù)控程序內(nèi)容轉(zhuǎn)存到動(dòng)態(tài)二維數(shù)組中；for(i=();i<row;i+)對二維